Hochtemperatur-Methanol-Brennstoffzellen erzeugen Wasserstoff vor allem durch die Hochtemperatur-Reformierung von Methanol und nutzen anschließend die elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in der Brennstoffzelle zur Stromerzeugung.
Gründe für die hohen Temperaturen:
Ein Gemisch aus Methanol und Wasserdampf bildet bei einer bestimmten Temperatur an einem Katalysator Wasserstoff und Kohlendioxid, daneben entsteht eine kleine Menge Kohlenmonoxid. Kohlenmonoxid kann jedoch vom Katalysator adsorbiert werden und ihn vergiften, was die Reformierungsreaktion schließlich zum Erliegen bringt. Bei hohen Temperaturen ist die Adsorption von Kohlenmonoxid an der Katalysatoroberfläche erschwert. So können bereits 10–20 ppm Kohlenmonoxid bei Raumtemperatur die Leistung des Katalysators deutlich senken. Bei 130 °C liegt die Kohlenmonoxid-Toleranz bei 1000 ppm, bei 150 °C bei 10 000 ppm und oberhalb von 160 °C bei 30 000 ppm ohne deutlichen Leistungsverlust.
Das Funktionsprinzip der Hochtemperatur-Methanol-Brennstoffzelle zeigt die Abbildung oben:
Der Hochtemperaturerzeuger liefert ausreichend Wärme, um den Reformer auf Betriebstemperatur zu halten; der Verdampfer ist der Bereich, in dem das Gemisch aus Wasser und Methanol vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht; im Reformer läuft die Methanol-Reformierung ab, und das erzeugte Reformatgas dient der Brennstoffzelle als Rohstoff zur Stromerzeugung. In einem solchen System muss Kohlenmonoxid nicht zusätzlich entfernt werden, da Hochtemperatur-Methanol-Brennstoffzellen gegenüber Verunreinigungen im Reformatgas (etwa Kohlenmonoxid und nicht umgesetztem Methanol) sehr unempfindlich sind. Zudem wird nicht umgesetzter Wasserstoff dem Hochtemperaturerzeuger zugeführt, und die überschüssige Abwärme der Hochtemperatur-Methanol-Brennstoffzelle wird im Verdampfer genutzt, um Brennstoff und Wärme effizient auszunutzen.
Weitere Informationen zur Technologie der Hochtemperatur-Methanol-Reformierung:
https://www.htech360.com/a/23447